KIST 연구진, 오염물질 분해 라디컬 고정 촉매 개발...분해효율 2배 이상

최근 들어 깨끗한 환경을 후손에게 물려주자는 차원에서 각종 환경규제가 강화되고 있는 분위기다. 이 같은 차원에서 더 깨끗한 물을 사용하고 보존하기 위한 수질개선 요구도 잇따라 나오고 있는 상황이다. 특히 하수나 폐수에 섞인 염료, 항생제 같은 물질들은 기존 수처리 방식으로는 분해하기 어려워 좀 더 효과적으로 분해하는 공정 개발이 필요하다.

한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 김종식 박사팀은 일반적으로 사용하는 화학적, 생물학적 분해가 어려운 수용성 오염물들을 약한 전기를 흘려주는 것만으로도 효과적으로 제거할 수 있는 공정을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 촉매화학 분야 국제학술지 ‘응용 촉매B:환경’ 최신호에 실렸다.

기존 수처리 공정은 오염물질을 물이나 이산화탄소로 바꿀 수 있는 강력한 분해제인 라디칼을 이용해 처리한다. 문제는 수처리에 사용되는 촉매 수명이 1회성이어서 라디칼을 형성하는 ‘라디칼 전구체’를 끊임없이 투입해야 한다는 단점이 있다.

연구팀이 이번에 개발한 새로운 수처리 공정과 촉매는 기존 공정에서 사용되는 촉매는 단순히 라디칼을 생산하는 것 이외에 생성된 라디컬을 촉매 표면에 고정시킨다는 특징이 있다. 이는 낮은 전압만 걸어주더라도 촉매표면에 붙은 라디칼들을 반영구적으로 고정시킬 수 있다는 의미이기도 하다. 실제로 이번 공정을 활용하면 기존 상용화된 공정과 비교해서 2배 이상 오염물 분해효율이 높은 것이 확인됐다.

김종식 박사는 “이번에 개발한 공정에서처럼 라디칼에 의한 표면활성화 메커니즘은 지금까지 보고된 적이 없는 새로운 수처리 기법”이라며 “촉매종류를 다변화시키고 전기공정을 개선함으로써 하수 및 폐수 처리장에 실제 사용될 수 있도록 할 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr